Сколько теплоты нужно для того, чтобы расплавить 20 кг льда при 0°C, а затем нагреть получившуюся воду до кипения и полностью её испарить?

Физика 5 класс Теплота и её свойства теплота расплавить лед нагреть воду испарение физика расчет теплоты Теплоёмкость изменение состояния термодинамика Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно рассмотреть несколько этапов, через которые проходит лед, чтобы стать паром. Каждый этап требует определённого количества теплоты. Давайте разберём их по порядку.

1. Расплавление льда:

   Для того чтобы расплавить лед, нам нужно использовать теплоту плавления. Теплота плавления льда составляет 334 кДж/кг. Таким образом, для 20 кг льда мы можем рассчитать необходимое количество теплоты по формуле:

   Q1 = m * L,

   где:

   • Q1 - теплота, необходимая для плавления льда,
   • m - масса льда (20 кг),
   • L - теплота плавления льда (334 кДж/кг).

   Подставляем значения:

   Q1 = 20 кг * 334 кДж/кг = 6680 кДж.

2. Нагревание воды до 100°C:

   Теперь, когда лед расплавился и превратился в воду, нам нужно нагреть эту воду до температуры кипения (100°C). Для этого используем формулу:

   Q2 = m * c * ΔT,

   где:

   • Q2 - теплота, необходимая для нагрева воды,
   • c - удельная теплоёмкость воды (примерно 4.18 кДж/(кг·°C)),
   • ΔT - изменение температуры (100°C - 0°C = 100°C).

   Подставляем значения:

   Q2 = 20 кг * 4.18 кДж/(кг·°C) * 100°C = 8360 кДж.

3. Испарение воды:

   Теперь, когда вода нагрета до 100°C, мы можем её испарить. Теплота парообразования воды составляет 2260 кДж/кг. Рассчитаем необходимую теплоту для испарения:

   Q3 = m * Lп,

   где:

   • Q3 - теплота, необходимая для испарения воды,
   • Lп - теплота парообразования (2260 кДж/кг).

   Подставляем значения:

   Q3 = 20 кг * 2260 кДж/кг = 45200 кДж.

Теперь мы можем сложить все три количества теплоты, чтобы найти общее количество теплоты, необходимое для выполнения всей задачи:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 6680 кДж + 8360 кДж + 45200 кДж = 60840 кДж.

Итак, для расплавления 20 кг льда, нагрева воды до 100°C и её полного испарения потребуется 60840 кДж теплоты.